在水体中重金属离子难以生物降解,会对生态环境和人体健康造成威胁。因此,人们采用不同方法脱除在水体中重金属离子,其中,黏土基吸附材料应用尤为广泛。伊利石/蒙皂石混层黏土（伊/蒙黏土）是一种分布广泛且储量丰富的不规则间层（混层）黏土矿物,然而,将伊/蒙黏土应用于重金属离子吸附的研究鲜见,尤其是纳米粒级伊/蒙黏土及其复合材料。本论文构建和制备了含无机纳米颗粒（四氧化三铁）和/或有机质聚合物（3-氨丙基三乙氧基硅烷、聚乙烯亚胺）的纳米伊/蒙黏土基复合材料,应用于吸附并脱除在市政生活垃圾焚烧（MSWI）飞灰渗滤液和/或水体中重金属离子。主要的研究内容和所获得的结果如下:（1）首先,探究了采用纳米伊/蒙黏土（NI/S,细度为70%<100 nm,阳离子交换容量为40.35 cmol（+）/kg）吸附MSWI飞灰在模拟垃圾渗滤液中浸出重金属离子。结果表明,在添加NI/S基础上再加入Na2S或水泥固化MSWI飞灰后,使得其中各重金属离子（如,Cr（Ⅲ）、Mn（Ⅱ）、Co（Ⅱ）、Ni（Ⅱ）、Cu（Ⅱ）、Zn（Ⅱ）、Cd（Ⅱ）和Pb（Ⅱ））在模拟垃圾场渗滤液中浸出率显著降低,可达到生活垃圾填埋场重金属离子排放浓度。此外,为了提高对MSWI飞灰中浸出重金属离子的吸附效率,研究了黏土固含量、溶液pH值、吸附时间和重金属离子浓度诸因素对纳米伊/蒙黏土分别吸附在水中Ni（Ⅱ）、Cu（Ⅱ）、Cd（Ⅱ）和Pb（Ⅱ）离子的影响。经能量色散谱仪、X射线光电子能谱仪和红外光谱仪分析表明,纳米伊/蒙黏土主要通过阳离子交换作用吸附在水中重金属阳离子,其对Ni（Ⅱ）、Cu（Ⅱ）、Cd（Ⅱ）和Pb（Ⅱ）离子的最大吸附量分别为7.704 mg/g、8.813 mg/g、17.16 mg/g和36.20 mg/g。（2）经硅烷化反应在纳米伊/蒙黏土（NI/S）层片状颗粒表面上接枝3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）,制备出一种胺基-纳米伊/蒙黏土复合材料（NH2-NI/S）,以增强其对在水中Pb（Ⅱ）阳离子的吸附量,并还可用于吸附在水中Cr（Ⅵ）阴离子。经29Si核磁共振谱仪分析表明,APTES分子倾向于接枝在NI/S颗粒表面及边缘断键上。相对于NI/S而言,NH2-NI/S对水中Pb（Ⅱ）和Cr（Ⅵ）离子吸附量更高,其最大吸附量分别为131.23mg/g和36.91 mg/g。还分别探究了溶液pH值、NH2-NI/S固含量、吸附时间、重金属离子浓度诸参数对NH2-NI/S分别吸附在水中Pb（Ⅱ）和Cr（Ⅵ）离子的影响,并讨论和分析了吸附过程的动力学、等温吸附行为以及相关吸附机理。（3）采用机械力化学法和化学共沉淀法分别在纳米伊/蒙黏土层片状颗粒表面负载Fe3O4纳米颗粒制备了可通过外磁场回收的磁性纳米伊/蒙黏土复合材料（MNI/S-m和MNI/S-c）,并用于吸附在水中Pb（Ⅱ）离子。经X射线衍射仪、红外光谱仪、比表面积分析仪和扫描电镜分析表明,介质搅拌磨研磨时所产生的挤压与剪切应力可有效地将Fe3O4纳米颗粒分散并附着在纳米伊/蒙黏土层片状颗粒上,且还可生成了大量的断键,有利于所制备的MNI/S-m吸附在水中Pb（Ⅱ）离子,其最大吸附量为68.34 mg/g,优于MNI/S-c的吸附量（38.77 mg/g）。还评估了溶液pH值、吸附时间、Pb（Ⅱ）离子浓度诸因素对MNI/S-m吸附在水中Pb（Ⅱ）离子的影响,并分析了吸附动力学、等温吸附行为以及吸附机理。MNI/S-m呈类超顺磁性,可采用磁分离法回收并再生,经4次吸附/脱附循环后,仍可保持89.01%的初始吸附率。（4）再则,通过化学共沉淀法原位合成Fe3O4纳米颗粒并将其沉积负载在纳米伊/蒙黏土层片状颗粒表面,再经硅烷化反应接枝3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）制备了一种磁性胺基-纳米伊/蒙黏土复合材料（AMNI/S）,以增强磁性黏土对在水中Pb（Ⅱ）离子的吸附效果。经红外光谱仪、X射线光电子能谱仪和扫描电镜分析表明,Fe3O4纳米颗粒和纳米伊/蒙黏土（NI/S）层片之间的协同作用可使其通过共价键接枝更多的APTES分子。另外,还评估了溶液pH值、吸附时间、Pb（Ⅱ）离子浓度诸因素对AMNI/S吸附效果的影响,并讨论了其吸附动力学、等温吸附过程、吸附热力学行为以及吸附机理。AMNI/S呈类超顺磁性,可采用磁分离法回收并再生,经过6次吸附/脱附循环后,仍可保持对在水中Pb（Ⅱ）离子初始吸附量的82.91%。（5）采用机械力化学法复合聚乙烯亚胺（PEI）、纳米伊/蒙黏土和Fe3O4纳米颗粒制备了磁性聚乙烯亚胺基-纳米伊/蒙黏土复合材料（PEI-MI/S）。经热重仪、X射线光电子能谱仪和扫描电镜分析表明,经机械力化学法所制备的PEI-MI/S负载PEI量约为12.49%,高于仅经单一搅拌法所制备的样品（约为3.40%）。这是因为在研磨中所产生的挤压与剪切应力作用下,Fe3O4纳米颗粒可被均匀分散并附着在纳米伊/蒙黏土层片状颗粒表面上,并利于其通过静电作用和氢键接枝PEI分子,此外,还促进PEI分子与戊二醛分子之间的交联反应,提高了PEI-MI/S颗粒中PEI分子的负载量。还分析了溶液pH值、吸附时间、Cr（Ⅵ）离子浓度诸因素对PEI-MI/S吸附在水中Cr（Ⅵ）阴离子的影响,并分析和讨论了其吸附动力学、等温吸附行为、热力学以及吸附作用机理。可采用磁分离法回收并再生PEI-MI/S,经6次吸附/脱附循环后,仍可保持对在水中Cr（Ⅵ）离子初始吸附量的71.43%。